ABOUT THE SPEAKER
Jim Al-Khalili - Quantum physicist
Physicist Jim Al-Khalili and co-author Johnjoe McFadden, a biologist, explore the far edges of quantum biology in their book "Life on the Edge."

Why you should listen
A professor of physics at the University of Surrey, Jim Al-Khalili doubles as a science communicator and broadcaster. He’s the co-author with Johnjoe McFadden of Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology. The book explores this emerging -- and still largely speculative -- area of science suggesting that quantum mechanics may play a role in biology. If so, it may help us understand what drives genetic mutations that lead to cancer, or how robins fly from Scandinavia to the Mediterranean.
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Jim Al-Khalili | Speaker | TED.com
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Jim Al-Khalili: How quantum biology might explain life's biggest questions

Jim Al-Khalili: La biologie quantique pourra-t-elle apporter une réponse aux grandes questions de la vie ?

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Comment un rouge-gorge peut-il s'orienter et voler vers le Sud ? La réponse pourrait être plus étrange qu'il n'y paraît. Ouvrez vos manuels de physique quantique. Jim Al Khalili nous présente le monde émergent et extrêmement étrange de la biologie quantique, un domaine qu'Einstein a appelé autrefois : « une action fantôme à distance ». La biologie quantique aiderait les oiseaux à naviguer, et les effets quantiques pourraient expliquer l'origine de la vie.
- Quantum physicist
Physicist Jim Al-Khalili and co-author Johnjoe McFadden, a biologist, explore the far edges of quantum biology in their book "Life on the Edge." Full bio

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00:13
I'd like to introduceprésenter you
to an emergingémergent arearégion of sciencescience,
0
1190
4528
Permettez-moi de vous présenter
un domaine émergent de la science.
Un domaine encore spéculatif,
mais extrêmement excitant.
00:17
one that is still speculativespéculatif
but hugelyénormement excitingpassionnant,
1
5742
3943
C'est un domaine qui évolue rapidement.
00:21
and certainlycertainement one
that's growingcroissance very rapidlyrapidement.
2
9709
2629
00:25
QuantumQuantique biologyla biologie
asksdemande a very simplesimple questionquestion:
3
13448
4048
La biologie quantique pose
une question très simple :
la mécanique quantique,
cette théorie bizarre et fabuleuse
00:29
Does quantumquantum mechanicsmécanique --
4
17520
1350
00:30
that weirdbizarre and wonderfulformidable
and powerfulpuissant theorythéorie
5
18894
3302
du monde subatomique,
des atomes et des molécules,
00:34
of the subatomicsubatomique worldmonde
of atomsatomes and moleculesmolécules
6
22220
2688
00:36
that underpinsunderpins so much
of modernmoderne physicsla physique and chemistrychimie --
7
24932
3488
qui sous-tend
la physique moderne et la chimie,
cette mécanique quantique joue-t-elle
un rôle dans les cellules vivantes ?
00:40
alsoaussi playjouer a rolerôle insideà l'intérieur the livingvivant cellcellule?
8
28444
3412
00:43
In other wordsmots: Are there processesprocessus,
mechanismsmécanismes, phenomenaphénomènes
9
31880
4079
En d'autres mots : y-a-t-il des processus,
des mécanismes ou des phénomènes
dans les organismes vivants
qui ne peuvent pas être expliqués
00:47
in livingvivant organismsorganismes
that can only be explainedexpliqué
10
35983
3988
00:51
with a helpingportion handmain
from quantumquantum mechanicsmécanique?
11
39995
2743
sans la main salvatrice
de la mécanique quantique ?
00:55
Now, quantumquantum biologyla biologie isn't newNouveau;
12
43546
1637
La biologie quantique existe
depuis le début des années 30.
00:57
it's been around sincedepuis the earlyde bonne heure 1930s.
13
45207
2401
Mais ce n'est que ces dernières décennies
que des expériences minutieuses
00:59
But it's only in the last decadedécennie or so
that carefulprudent experimentsexpériences --
14
47928
3715
ont pu être réalisées dans les labos
de biochimie, grâce à la spectroscopie.
01:03
in biochemistrybiochimie labslaboratoires,
usingen utilisant spectroscopyspectroscopie --
15
51667
3464
01:07
have shownmontré very clearclair, firmraffermir evidencepreuve
that there are certaincertain specificspécifique mechanismsmécanismes
16
55155
6863
Elles montrent des preuves nettes
et solides qu'il y a des mécanismes précis
dont l'explication exige
la mécanique quantique.
01:14
that requireexiger quantumquantum mechanicsmécanique
to explainExplique them.
17
62042
2511
La biologie quantique réunit
les physiciens, les biochimistes,
01:17
QuantumQuantique biologyla biologie bringsapporte togetherensemble
quantumquantum physicistsphysiciens, biochemistsbiochimistes,
18
65674
3329
et les biologistes moléculaires.
01:21
molecularmoléculaire biologistsbiologistes --
it's a very interdisciplinaryinterdisciplinaires fieldchamp.
19
69027
3641
C'est un domaine multi-disciplinaire
et inter-disciplinaire.
01:24
I come from quantumquantum physicsla physique,
so I'm a nuclearnucléaire physicistphysicien.
20
72692
3929
J'ai une formation en physique quantique.
Je suis physicien nucléaire.
Ça fait plus de 30 ans
01:28
I've spentdépensé more than threeTrois decadesdécennies
21
76645
2265
01:30
tryingen essayant to get my headtête
around quantumquantum mechanicsmécanique.
22
78934
2929
que j'essaye de comprendre
la mécanique quantique.
01:33
One of the foundersfondateurs
of quantumquantum mechanicsmécanique, NielsNiels BohrBohr,
23
81887
2493
Un de ses fondateurs, Niels Bohr,
dit ceci à son propos :
01:36
said, If you're not astonishedétonné by it,
then you haven'tn'a pas understoodcompris it.
24
84404
3350
« Quiconque n'est pas choqué
par la théorie quantique
ne la comprend pas. »
01:40
So I sortTrier of feel happycontent
that I'm still astonishedétonné by it.
25
88237
2843
Je suis relativement ravi
d'être toujours surpris.
C'est un signe encourageant.
01:43
That's a good thing.
26
91104
1745
01:44
But it meansveux dire I studyétude the very
smallestplus petit structuresles structures in the universeunivers --
27
92873
6885
J'étudie donc les structures
les plus petites dans l'Univers,
les briques de la réalité.
01:51
the buildingbâtiment blocksblocs of realityréalité.
28
99782
2075
01:53
If we think about the scaleéchelle of sizeTaille,
29
101881
3215
Pour vous donner un ordre de grandeur,
si nous prenons un objet usuel,
une balle de tennis par exemple,
01:57
startdébut with an everydaytous les jours objectobjet
like the tennistennis ballballon,
30
105120
2952
02:00
and just go down ordersordres
of magnitudeordre de grandeur in sizeTaille --
31
108096
2901
et que nous passons
à des échelles plus petites,
02:03
from the eyeœil of a needleaiguille down to a cellcellule,
down to a bacteriumbactérie, down to an enzymeenzyme --
32
111021
5197
la pointe d'une aiguille, une cellule,
une bactérie, et enfin une enzyme,
on arrive dans le monde nanométrique.
02:08
you eventuallyfinalement reachatteindre the nano-worldnano-monde.
33
116242
1729
02:09
Now, nanotechnologynanotechnologie maymai be
a termterme you've heardentendu of.
34
117995
2495
Vous devez avoir entendu parler
de la nanotechnologie.
Un nanomètre est un milliardième de mètre.
02:12
A nanometernanomètre is a billionthmilliardième of a metermètre.
35
120841
2853
02:16
My arearégion is the atomicatomique nucleusnoyau,
whichlequel is the tinyminuscule dotpoint insideà l'intérieur an atomatome.
36
124560
4370
Mon domaine d'expertise
est le noyau atomique.
Le petit point à l’intérieur de l’atome.
02:20
It's even smallerplus petit in scaleéchelle.
37
128954
1932
Leur échelle est encore plus petite.
Voilà le domaine
de la mécanique quantique.
02:22
This is the domaindomaine of quantumquantum mechanicsmécanique,
38
130910
1918
02:24
and physicistsphysiciens and chemistschimistes
have had a long time
39
132852
2516
Les physiciens et les chimistes
ont eu le temps
02:27
to try and get used to it.
40
135392
1301
pour le comprendre et s'y habituer.
02:29
BiologistsBiologistes, on the other handmain,
have got off lightlylégèrement, in my viewvue.
41
137248
4457
Les biologistes, par contre,
s'en tirent à bon compte,
02:34
They are very happycontent with theirleur
balls-and-sticksCannes-et-boules modelsdes modèles of moleculesmolécules.
42
142071
4331
avec leurs modèles de molécules
des boules et bâtons.
(Rires)
02:38
(LaughterRires)
43
146426
1082
02:39
The ballsdes balles are the atomsatomes, the sticksbâtons
are the bondsobligations betweenentre the atomsatomes.
44
147532
3198
Les boules représentent les atomes,
les bâtons, les liens entre eux.
02:42
And when they can't buildconstruire them
physicallyphysiquement in the lablaboratoire,
45
150754
2494
S'ils ne peuvent pas les créer
en laboratoire,
02:45
nowadaysaujourd'hui, they have
very powerfulpuissant computersdes ordinateurs
46
153272
2392
ils utilisent des ordinateurs
très puissants
pour simuler ces énormes molécules.
02:47
that will simulatesimuler a hugeénorme moleculemolécule.
47
155688
1967
02:49
This is a proteinprotéine madefabriqué up
of 100,000 atomsatomes.
48
157679
3664
Voici une protéine formée
de 100 000 atomes.
02:54
It doesn't really requireexiger much in the way
of quantumquantum mechanicsmécanique to explainExplique it.
49
162003
4335
Pas besoin de la mécanique quantique
pour l'expliquer.
02:59
QuantumQuantique mechanicsmécanique
was developeddéveloppé in the 1920s.
50
167695
2889
La mécanique quantique a été développée
dans les années 20.
03:02
It is a setensemble of beautifulbeau and powerfulpuissant
mathematicalmathématique rulesrègles and ideasidées
51
170965
6880
C'est un groupe de puissantes et
très belles règles et idées mathématiques
qui expliquent le monde
de l'infiniment petit.
03:09
that explainExplique the worldmonde of the very smallpetit.
52
177869
2608
03:12
And it's a worldmonde that's very differentdifférent
from our everydaytous les jours worldmonde,
53
180501
3372
C'est un monde totalement différent
de notre monde réel,
fait de milliards d'atomes.
03:15
madefabriqué up of trillionsbillions of atomsatomes.
54
183897
1519
03:17
It's a worldmonde builtconstruit
on probabilityprobabilité and chancechance.
55
185440
3557
C'est un monde construit
sur la probabilité et le hasard.
03:21
It's a fuzzyflou worldmonde.
56
189818
1302
C'est un monde flou.
03:23
It's a worldmonde of phantomsfantômes,
57
191144
1730
C'est un monde de fantômes
03:24
where particlesdes particules can alsoaussi behavese comporter
like spread-outétalé wavesvagues.
58
192898
3348
où les particules peuvent aussi
se comporter comme des ondes.
03:30
If we imagineimaginer quantumquantum mechanicsmécanique
or quantumquantum physicsla physique, then,
59
198157
2862
Si nous envisageons la mécanique
ou la physique quantique,
03:33
as the fundamentalfondamental
foundationfondation of realityréalité itselfse,
60
201043
5214
comme une base fondamentale de la réalité,
il devient envisageable qu'elle soit
à la base de la chimie organique.
03:38
then it's not surprisingsurprenant that we say
61
206281
1730
03:40
quantumquantum physicsla physique underpinsunderpins
organicbiologique chemistrychimie.
62
208035
2420
03:42
After all, it givesdonne us
the rulesrègles that tell us
63
210479
2120
Elle nous donne les règles qui nous disent
comment les atomes forment ensemble
des molécules organiques.
03:44
how the atomsatomes fiten forme togetherensemble
to make organicbiologique moleculesmolécules.
64
212623
2641
03:47
OrganicOrganique chemistrychimie,
scaledescaladé up in complexitycomplexité,
65
215288
3239
De la chimie organique,
en passant à une échelle plus complexe,
devient la biologie moléculaire.
Ça nous conduit à la vie elle-même.
03:50
givesdonne us molecularmoléculaire biologyla biologie,
whichlequel of coursecours leadspistes to life itselfse.
66
218551
3322
03:54
So in a way, it's sortTrier of not surprisingsurprenant.
67
222174
1977
Ce n'est donc pas surprenant.
C'est presque évident.
03:56
It's almostpresque trivialbanal.
68
224175
1214
03:57
You say, "Well, of coursecours life ultimatelyen fin de compte
mustdoit dependdépendre of quantumquantum mechanicsmécanique."
69
225413
4220
Vous pensez sans doute que tout dépend
de la mécanique quantique, in fine.
04:02
But so does everything elseautre.
70
230141
2390
Comme tout le reste
de ce qui nous entoure.
04:04
So does all inanimateinanimé mattermatière,
madefabriqué up of trillionsbillions of atomsatomes.
71
232555
3615
Les objets inanimés aussi,
qui sont fait de milliards d'atomes.
04:08
UltimatelyEn fin de compte, there's a quantumquantum levelniveau
72
236501
4878
Il y a un stade quantique ultime
qui nous oblige à plonger dans l'étrange.
04:13
where we have to delvecreuser into
this weirdnessétrangeté.
73
241403
2183
04:15
But in everydaytous les jours life,
we can forgetoublier about it.
74
243610
2416
Mais au jour le jour, on n'y pense pas.
04:18
Because onceune fois que you put togetherensemble
trillionsbillions of atomsatomes,
75
246404
3199
Parce que lorsqu'on réunit ensemble
des milliards d'atomes,
04:21
that quantumquantum weirdnessétrangeté
just dissolvesdissout away.
76
249627
2615
l'étrangeté quantique disparaît.
04:27
QuantumQuantique biologyla biologie isn't about this.
77
255288
2569
La biologie quantique ne traite pas de ça.
04:29
QuantumQuantique biologyla biologie isn't this obviousévident.
78
257881
2556
La biologie quantique
n'est pas si évidente.
04:32
Of coursecours quantumquantum mechanicsmécanique
underpinsunderpins life at some molecularmoléculaire levelniveau.
79
260461
4229
Bien sûr, la mécanique quantique
sous-tend la vie à son niveau moléculaire.
04:37
QuantumQuantique biologyla biologie is about looking
for the non-trivialnon négligeable --
80
265254
6004
La biologie quantique s'intéresse
aux idées peu banales et contre-intuitives
04:43
the counterintuitivecontre-intuitif ideasidées
in quantumquantum mechanicsmécanique --
81
271282
4476
de la mécanique quantique,
et cherche à vérifier
si elles jouent un rôle important
04:47
and to see if they do, indeedeffectivement,
playjouer an importantimportant rolerôle
82
275782
3015
dans la description
des processus de la vie.
04:50
in describingdécrivant the processesprocessus of life.
83
278821
2452
04:54
Here is my perfectparfait exampleExemple
of the counterintuitivenesscounterintuitiveness
84
282653
5220
Mon image favorite pour exprimer
combien le monde quantique
est contre-intuitif, est la suivante :
04:59
of the quantumquantum worldmonde.
85
287897
1446
Voici un skieur quantique.
05:01
This is the quantumquantum skierskieur.
86
289367
1251
05:02
He seemssemble to be intactintact,
he seemssemble to be perfectlyà la perfection healthyen bonne santé,
87
290642
2640
Il semble intact, et en parfaite santé.
Cependant, il semble avoir skié
des deux côtés de l'arbre en même temps.
05:05
and yetencore, he seemssemble to have gonedisparu around
bothtous les deux sidescôtés of that treearbre at the sameMême time.
88
293306
4127
Quand vous remarquez de telles traces,
05:09
Well, if you saw tracksdes pistes like that
89
297457
1663
05:11
you'dtu aurais guessdeviner it was some
sortTrier of stuntStunt, of coursecours.
90
299144
2309
vous pensez qu'il s'agit
d'un tour de magie.
Mais dans le monde quantique,
ça arrive tout le temps.
05:13
But in the quantumquantum worldmonde,
this happensarrive all the time.
91
301477
2591
05:16
ParticlesParticules can multitaskmultitâche,
they can be in two placesdes endroits at onceune fois que.
92
304864
3026
Les particules sont polyvalentes,
être à deux endroits en même temps,
05:19
They can do more than one thing
at the sameMême time.
93
307914
2328
se comporter de manières différentes
simultanément.
05:22
ParticlesParticules can behavese comporter
like spread-outétalé wavesvagues.
94
310266
2643
Les particules peuvent se comporter
comme des ondes.
05:25
It's almostpresque like magicla magie.
95
313298
1599
C'est presque de la magie.
05:27
PhysicistsPhysiciens and chemistschimistes have had
nearlypresque a centurysiècle
96
315538
2749
Ça fait presque un siècle
que les physiciens et les chimistes
05:30
of tryingen essayant to get used to this weirdnessétrangeté.
97
318311
2646
essayent de s'habituer à ce monde étrange.
05:33
I don't blamefaire des reproches the biologistsbiologistes
98
321445
1350
Je ne reproche jamais aux biologistes
05:34
for not havingayant to or wantingvouloir
to learnapprendre quantumquantum mechanicsmécanique.
99
322819
2635
de ne pas vouloir s'intéresser
à la mécanique quantique.
05:37
You see, this weirdnessétrangeté is very delicatedélicat;
100
325478
3198
Cette étrangeté est très fragile.
Et nous, physiciens, nous nous appliquons
avec persévérance
05:40
and we physicistsphysiciens work very harddifficile
to maintainmaintenir it in our labslaboratoires.
101
328700
4450
pour l'entretenir dans nos labos.
05:45
We coolcool our systemsystème down
to nearprès absoluteabsolu zerozéro,
102
333174
4204
On refroidit nos systèmes
à des températures proches du zéro absolu.
Nos expériences ont lieu sous vide,
05:49
we carryporter out our experimentsexpériences in vacuumsaspirateurs,
103
337402
1945
05:51
we try and isolateisoler it
from any externalexterne disturbanceperturbation.
104
339371
3527
et dans un milieu isolé et prémuni
contre les perturbations extérieures.
05:55
That's very differentdifférent from the warmchaud,
messydésordonné, noisybruyant environmentenvironnement of a livingvivant cellcellule.
105
343602
5078
C'est aux antipodes
de l'environnement chaud,
désordonné et bruyant
des cellules vivantes.
06:01
BiologyBiologie itselfse, if you think of
molecularmoléculaire biologyla biologie,
106
349960
2787
La biologie, ou tout du moins,
la biologie moléculaire,
semble s'être bien débrouillée
pour décrire les phénomènes de la vie
06:04
seemssemble to have doneterminé very well
in describingdécrivant all the processesprocessus of life
107
352771
3457
en termes de chimie,
de réactions chimiques.
06:08
in termstermes of chemistrychimie --
chemicalchimique reactionsréactions.
108
356252
2486
06:10
And these are reductionistréductionniste,
deterministicdéterministe chemicalchimique reactionsréactions,
109
358762
4850
Il s'agit de réactions chimiques
réductrices et déterministiques
qui montrent, en gros, que la vie
est faite des mêmes éléments que le reste.
06:15
showingmontrer that, essentiallyessentiellement, life is madefabriqué
of the sameMême stuffdes trucs as everything elseautre,
110
363636
5114
Si nous nous passons de la mécanique
quantique dans le monde macro,
06:20
and if we can forgetoublier about quantumquantum
mechanicsmécanique in the macromacro worldmonde,
111
368774
3060
06:23
then we should be ablecapable to forgetoublier
about it in biologyla biologie, as well.
112
371858
3246
nous pouvons par conséquent
nous en passer en biologie aussi.
06:27
Well, one man beggeda supplié
to differdifférer with this ideaidée.
113
375706
3364
Un jour, une personne a eu un avis
différent sur la question.
06:32
ErwinErwin SchrSchrödingerDinger,
of SchrSchrödinger'sde Dinger CatChat famecélébrité,
114
380062
3469
Erwin Schrödinger,
qui a donné son nom à un chat célèbre,
était un physicien autrichien.
06:35
was an AustrianAutrichien physicistphysicien.
115
383555
1317
06:36
He was one of the foundersfondateurs
of quantumquantum mechanicsmécanique in the 1920s.
116
384896
3183
C'est un des fondateurs de la mécanique
quantique, dans les années 20.
06:40
In 1944, he wrotea écrit a booklivre
calledappelé "What is Life?"
117
388663
2707
En 1944, il a publié un livre intitulé :
« Qu'est-ce que la vie ? » ,
06:43
It was tremendouslyénormément influentialinfluent.
118
391839
1731
qui a joué un rôle influent.
06:45
It influencedinfluencé FrancisFrancis CrickCrick
and JamesJames WatsonWatson,
119
393594
2881
Ce livre a influencé Francis Crick
et James Watson,
les découvreurs de la structure
en double-hélice de l'ADN.
06:48
the discoverersdécouvreurs of the double-helixdouble hélice
structurestructure of DNAADN.
120
396499
2523
06:51
To paraphraseparaphrase a descriptionla description
in the booklivre, he saysdit:
121
399343
3668
Pour paraphraser un passage du livre :
au niveau moléculaire, les organismes
vivants ont un ordre particulier,
06:55
At the molecularmoléculaire levelniveau,
livingvivant organismsorganismes have a certaincertain ordercommande,
122
403035
5786
une structure qui leur est propre
et qui est très différente
07:00
a structurestructure to them that's very differentdifférent
123
408845
3232
07:04
from the randomau hasard thermodynamicthermodynamiques jostlingbousculade
of atomsatomes and moleculesmolécules
124
412101
4736
du désordre aléatoire thermodynamique
des atomes et des molécules
présents dans la matière inorganique
d'une complexité semblable.
07:08
in inanimateinanimé mattermatière
of the sameMême complexitycomplexité.
125
416861
3706
07:13
In factfait, livingvivant mattermatière seemssemble to behavese comporter
in this ordercommande, in a structurestructure,
126
421504
5014
En réalité, la matière vivante
semble se comporter
comme les matières inorganiques,
portées au zéro absolu,
07:18
just like inanimateinanimé mattermatière
cooledrefroidi par down to nearprès absoluteabsolu zerozéro,
127
426542
3834
là où les effets quantiques
jouent un rôle important.
07:22
where quantumquantum effectseffets
playjouer a very importantimportant rolerôle.
128
430400
3033
07:26
There's something specialspécial
about the structurestructure -- the ordercommande --
129
434280
4160
Il y a quelque chose de propre
à cette structure, à cet ordre,
dans toute cellule vivante.
07:30
insideà l'intérieur a livingvivant cellcellule.
130
438464
1560
07:32
So, SchrSchrödingerDinger speculatedl’hypothèse that maybe
quantumquantum mechanicsmécanique playspièces a rolerôle in life.
131
440048
5293
Schrödinger a spéculé sur cette base
que la mécanique quantique
pourrait influencer la vie.
07:38
It's a very speculativespéculatif,
far-reachinggrande portée ideaidée,
132
446096
3425
C'est une idée très hypothétique
et très ambitieuse.
07:41
and it didn't really go very farloin.
133
449545
2873
En fait, elle n'a pas vraiment pris.
07:45
But as I mentionedmentionné at the startdébut,
134
453536
1533
Mais comme je vous l'ai précisé,
07:47
in the last 10 yearsannées, there have been
experimentsexpériences emergingémergent,
135
455093
2799
ces 10 dernières années,
l'émergence de nouvelles expériences
07:49
showingmontrer where some of these
certaincertain phenomenaphénomènes in biologyla biologie
136
457916
4055
pointe du doigt en direction
de certains phénomènes biologiques
qui nécessitent la mécanique quantique.
07:53
do seemsembler to requireexiger quantumquantum mechanicsmécanique.
137
461995
1763
07:55
I want to sharepartager with you
just a fewpeu of the excitingpassionnant onesceux.
138
463782
3123
Je vais vous en présenter
quelques-uns des plus enthousiasmants.
08:00
This is one of the best-knownplus connus
phenomenaphénomènes in the quantumquantum worldmonde,
139
468215
3707
Le premier est le phénomène plus connu
dans le monde quantique :
l'effet tunnel.
08:03
quantumquantum tunnelingTunneling.
140
471946
1701
08:05
The boxboîte on the left showsmontre
the wavelikeondulatoire, spread-outétalé distributionDistribution
141
473671
4389
La boîte sur la gauche montre
la diffusion d'une onde
d'un objet quantique,
une particule telle un électron.
08:10
of a quantumquantum entityentité --
a particleparticule, like an electronélectron,
142
478084
2761
08:12
whichlequel is not a little ballballon
bouncingrebondissant off a wallmur.
143
480869
3637
Ce n'est pas exactement
une balle qui rebondit sur un mur.
C'est une onde qui a une probabilité
d'être capable de traverser une barrière,
08:16
It's a wavevague that has a certaincertain probabilityprobabilité
of beingétant ablecapable to permeateperméat
144
484530
4739
un peu comme un spectre traverse les murs.
08:21
throughpar a solidsolide wallmur, like a phantomfantôme
leapingLeaping throughpar to the other sidecôté.
145
489293
3406
On constate une petite lueur faible
dans la boîte de droite.
08:24
You can see a faintperdre connaissance smudgeSmudge of lightlumière
in the right-handmain droite boxboîte.
146
492723
4098
08:29
QuantumQuantique tunnelingTunneling suggestssuggère that a particleparticule
can hitfrappé an impenetrableimpénétrable barrierbarrière,
147
497773
4612
L'effet tunnel suggère qu'une particule
peut atteindre une barrière imperméable,
et peut, par un subterfuge
proche de la magie,
08:34
and yetencore somehowen quelque sorte, as thoughbien que by magicla magie,
148
502409
2460
08:36
disappeardisparaître from one sidecôté
and reappearréapparaître on the other.
149
504893
2444
disparaître d'un côté
et ré-apparaître de l'autre.
08:39
The nicestplus beaux way of explainingexpliquer it is
if you want to throwjeter a ballballon over a wallmur,
150
507658
4251
Une image pour bien expliquer ça :
pour lancer une balle au-dessus d'un mur,
08:43
you have to give it enoughassez energyénergie
to get over the topHaut of the wallmur.
151
511933
3577
on doit lui donner suffisamment d'énergie
pour passer au-delà.
08:47
In the quantumquantum worldmonde,
you don't have to throwjeter it over the wallmur,
152
515534
3058
Dans le monde quantique,
inutile de la lancer au-dessus du mur,
08:50
you can throwjeter it at the wallmur,
and there's a certaincertain non-zeronon nul probabilityprobabilité
153
518616
3407
on peut l'envoyer sur le mur.
Il y a une probabilité non-nulle
08:54
that it'llça va disappeardisparaître on your sidecôté,
and reappearréapparaître on the other.
154
522047
3323
qu'elle disparaîtra d'un côté,
et ré-apparaîtra de l'autre.
Ce n'est pas de la spéculation.
08:57
This isn't speculationspéculation, by the way.
155
525394
1678
08:59
We're happycontent -- well, "happycontent"
is not the right wordmot --
156
527096
3396
Nous sommes tous « heureux »,
09:02
(LaughterRires)
157
530516
2045
(Rires)
09:04
we are familiarfamilier with this.
158
532585
1618
ça nous est familier.
09:06
(LaughterRires)
159
534227
2745
(Rires)
09:08
QuantumQuantique tunnelingTunneling
takes placeendroit all the time;
160
536996
2294
L'effet tunnel est un phénomène
très courant.
09:11
in factfait, it's the reasonraison our SunSun shinesShines.
161
539314
2667
C'est la raison pour laquelle
le soleil brille, d'ailleurs.
09:14
The particlesdes particules fusefusible togetherensemble,
162
542655
1509
Les particules entrent en fusion,
09:16
and the SunSun turnsse tourne hydrogenhydrogène
into heliumhélium throughpar quantumquantum tunnelingTunneling.
163
544188
3698
le soleil transforme l’hydrogène en hélium
grâce à l’effet tunnel.
09:21
Back in the 70s and 80s, it was discovereddécouvert
that quantumquantum tunnelingTunneling alsoaussi takes placeendroit
164
549464
5220
Dans les années 70 et 80, on a découvert
que l’effet tunnel survient aussi
dans les cellules vivantes.
09:26
insideà l'intérieur livingvivant cellscellules.
165
554708
1192
Les enzymes sont les ouvrières de la vie
qui catalysent les réactions chimiques.
09:28
EnzymesEnzymes, those workhorseschevaux de trait of life,
the catalystscatalyseurs of chemicalchimique reactionsréactions --
166
556290
6266
Ce sont des molécules qui accélèrent
les réactions chimiques dans les cellules
09:34
enzymesenzymes are biomoleculesbiomolécules that speedla vitesse up
chemicalchimique reactionsréactions in livingvivant cellscellules,
167
562580
4166
09:38
by manybeaucoup, manybeaucoup ordersordres of magnitudeordre de grandeur.
168
566770
1703
de manière importante.
09:40
And it's always been a mysterymystère
how they do this.
169
568497
2784
Le processus est resté un grand mystère
jusqu’à ce qu’on découvre
09:43
Well, it was discovereddécouvert
170
571650
1189
09:44
that one of the tricksdes trucs that enzymesenzymes
have evolvedévolué to make use of,
171
572863
4852
que les enzymes ont évolué
pour devenir capables
de transférer des particules subatomiques,
des électrons ou des protons,
09:49
is by transferringtransfert subatomicsubatomique particlesdes particules,
like electronsélectrons and indeedeffectivement protonsprotons,
172
577739
5228
d’une partie d’une molécule
à une autre, en utilisant l’effet tunnel.
09:54
from one partpartie of a moleculemolécule
to anotherun autre viavia quantumquantum tunnelingTunneling.
173
582991
4661
10:00
It's efficientefficace, it's fastvite,
it can disappeardisparaître --
174
588333
2851
C’est efficace et rapide.
Ça fait disparaître, ...
10:03
a protonproton can disappeardisparaître from one placeendroit,
and reappearréapparaître on the other.
175
591208
3111
Un proton peut disparaître d’un endroit
et ré-apparaître ailleurs.
Les enzymes participent à ce processus.
10:06
EnzymesEnzymes help this take placeendroit.
176
594343
1629
10:08
This is researchrecherche that's been
carriedporté out back in the 80s,
177
596548
2683
Ces recherches ont été conduites
dans les années 80,
10:11
particularlyparticulièrement by a groupgroupe
in BerkeleyBerkeley, JudithJudith KlinmanKlinman.
178
599255
4037
par l’équipe de Judith Klinman,
à Berkeley.
D’autres équipes en Angleterre
ont confirmé
10:15
Other groupsgroupes in the UKUK
have now alsoaussi confirmedconfirmé
179
603316
2205
que les enzymes utilisent l’effet tunnel.
10:17
that enzymesenzymes really do this.
180
605545
1411
10:21
ResearchRecherche carriedporté out by my groupgroupe --
181
609048
2549
Des recherches que mon équipe a réalisées,
10:23
so as I mentionedmentionné,
I'm a nuclearnucléaire physicistphysicien,
182
611621
2434
je suis physicien nucléaire,
mais j'ai réalisé que je pouvais très bien
10:26
but I've realizedréalisé I've got these toolsoutils
of usingen utilisant quantumquantum mechanicsmécanique
183
614079
3055
10:29
in atomicatomique nucleinoyaux, and so can applyappliquer
those toolsoutils in other areaszones as well.
184
617158
5085
appliquer les outils de la mécanique
quantique à d’autres domaines.
Une des questions
que nous investiguons,
10:35
One questionquestion we askeda demandé
185
623404
1810
10:37
is whetherqu'il s'agisse quantumquantum tunnelingTunneling
playspièces a rolerôle in mutationsmutations in DNAADN.
186
625238
4298
est de voir si l’effet tunnel joue
un rôle dans les mutations de l’ADN.
10:41
Again, this is not a newNouveau ideaidée;
it goesva all the way back to the earlyde bonne heure 60s.
187
629843
3660
Ce n’est pas une idée originale.
Elle date du début des années 60.
Deux brins d’ADN,
la structure en double-hélice,
10:45
The two strandsbrins of DNAADN,
the double-helixdouble hélice structurestructure,
188
633527
2961
tiennent ensemble avec un petit échellon.
10:48
are heldtenu togetherensemble by rungsbarreaux;
it's like a twistedtordu ladderéchelle.
189
636512
2823
Ça ressemble à une échelle enroulée.
10:51
And those rungsbarreaux of the ladderéchelle
are hydrogenhydrogène bondsobligations --
190
639359
3507
Ces échelons sont en fait
des liens d’hydrogène,
10:54
protonsprotons, that actacte as the gluecolle
betweenentre the two strandsbrins.
191
642890
3790
des protons, qui agissent
comme de la colle entre les brins.
10:58
So if you zoomZoom in, what they're doing
is holdingen portant these largegrand moleculesmolécules --
192
646704
4750
Ces protons tiennent ensemble
les grandes molécules,
11:03
nucleotidesnucléotides -- togetherensemble.
193
651478
1607
les nucléotides.
Agrandissons l’image davantage.
11:06
ZoomZoom in a bitbit more.
194
654130
1150
11:07
So, this a computerordinateur simulationsimulation.
195
655304
1916
C'est une simulation informatique.
11:09
The two whiteblanc ballsdes balles
in the middlemilieu are protonsprotons,
196
657855
3542
Les deux boules blanches
au milieu sont des protons.
Vous constatez qu’il s’agit
d’un lien double d’hydrogène.
11:13
and you can see that
it's a doubledouble hydrogenhydrogène bondliaison.
197
661421
2299
11:15
One preferspréfère to sitasseoir on one sidecôté;
the other, on the other sidecôté
198
663744
3314
Un des deux préfère être d’un côté,
et l’autre de l’autre,
11:19
of the two strandsbrins of the verticalverticale lineslignes
going down, whichlequel you can't see.
199
667082
4558
des brins qui constituent
la partie verticale,
que l’on ne voit pas maintenant.
11:24
It can happense produire that
these two protonsprotons can hophoublon over.
200
672410
3395
Il arrive que ces deux protons
sautent de l’autre côté.
11:27
Watch the two whiteblanc ballsdes balles.
201
675829
1436
Regardez les deux boules blanches :
11:29
They can jumpsaut over to the other sidecôté.
202
677748
1998
elles peuvent sauter de l’autre côté.
11:32
If the two strandsbrins of DNAADN then separateséparé,
leadingde premier plan to the processprocessus of replicationréplication,
203
680239
5646
Quand deux brins d’ADN se séparent,
et entament ainsi
le processus de réplication,
11:37
and the two protonsprotons
are in the wrongfaux positionspositions,
204
685909
3199
et quand les 2 protons
ne sont pas à la bonne place,
11:41
this can leadconduire to a mutationmutation.
205
689132
1763
ça peut entraîner une mutation.
11:43
This has been knownconnu for halfmoitié a centurysiècle.
206
691204
1872
Ce phénomène est connu depuis 50 ans.
11:45
The questionquestion is: How likelyprobable
are they to do that,
207
693100
2343
La question centrale est :
quelle est la probabilité
que cette mutation ait lieu ?
11:47
and if they do, how do they do it?
208
695467
2378
Quels en sont les mécanismes ?
11:49
Do they jumpsaut acrossà travers,
like the ballballon going over the wallmur?
209
697869
3019
Sautent-ils de l’autre côté
comme un ballon au-dessus d’un mur,
11:52
Or can they quantum-tunnelQuantum-tunnel acrossà travers,
even if they don't have enoughassez energyénergie?
210
700912
3502
ou peuvent-ils traverser
le tunnel quantique
même si leur énergie
est insuffisante ?
11:57
EarlyDès le début indicationsindications suggestsuggérer that
quantumquantum tunnelingTunneling can playjouer a rolerôle here.
211
705089
4252
Les premiers indices pointent
vers l’effet tunnel.
12:01
We still don't know yetencore
how importantimportant it is;
212
709365
2124
Mais nous ne savons pas encore
quelle est son importance.
12:03
this is still an openouvrir questionquestion.
213
711513
1792
C’est une question ouverte.
12:06
It's speculativespéculatif,
214
714199
1150
C’est hypothétique certes,
12:07
but it's one of those questionsdes questions
that is so importantimportant
215
715373
2643
mais cette question est vitale.
12:10
that if quantumquantum mechanicsmécanique
playspièces a rolerôle in mutationsmutations,
216
718040
2446
En effet, si la mécanique quantique joue
un rôle dans les mutations,
12:12
surelysûrement this mustdoit have biggros implicationsimplications,
217
720510
2299
ça aura des implications importantes
12:14
to understandcomprendre certaincertain typesles types of mutationsmutations,
218
722833
2694
dans la compréhension
de certains types de mutations,
12:17
possiblypeut-être even those that leadconduire
to turningtournant a cellcellule cancerouscancéreuses.
219
725551
3756
par exemple, celles qui transforment
une cellule saine en cellule cancéreuse.
12:22
AnotherUn autre exampleExemple of quantumquantum mechanicsmécanique
in biologyla biologie is quantumquantum coherencela cohérence,
220
730803
5299
Un autre exemple de la mécanique
quantique en biologie
s’appelle la cohérence quantique.
12:28
in one of the mostles plus
importantimportant processesprocessus in biologyla biologie,
221
736126
2353
La photosynthèse est un des processus
les plus importants en biologie.
12:30
photosynthesisphotosynthèse: plantsles plantes
and bacteriades bactéries takingprise sunlightlumière du soleil,
222
738503
3941
Les plantes et les bactéries,
utilisent la lumière du soleil
12:34
and usingen utilisant that energyénergie to createcréer biomassbiomasse.
223
742468
2954
comme source d’énergie
pour créer de la biomasse.
12:38
QuantumQuantique coherencela cohérence is the ideaidée
of quantumquantum entitiesentités multitaskingmultitâche.
224
746215
4152
La cohérence quantique définit l’idée
que les entités quantiques
sont polyvalentes.
12:42
It's the quantumquantum skierskieur.
225
750912
1604
C’est notre skieur quantique.
12:44
It's an objectobjet that behavesse comporte like a wavevague,
226
752540
2952
C’est objet qui se comporte
comme une onde.
12:47
so that it doesn't just movebouge toi
in one directiondirection or the other,
227
755516
2902
Il ne bouge pas dans une seule direction,
ou dans une autre.
12:50
but can followsuivre multipleplusieurs pathwaysvoies
at the sameMême time.
228
758442
3320
Au contraire, il peut suivre des chemins
multiples simultanément.
12:54
Some yearsannées agodepuis,
the worldmonde of sciencescience was shockedchoqué
229
762708
3916
Il y a quelques années,
une publication a bouleversé
le monde de la science
12:58
when a paperpapier was publishedpublié
showingmontrer experimentalexpérimental evidencepreuve
230
766648
3584
en montrant des résultats d’expériences
13:02
that quantumquantum coherencela cohérence
takes placeendroit insideà l'intérieur bacteriades bactéries,
231
770256
3776
qui indiquent la présence
de cohérence quantique dans les bactéries
13:06
carryingporter out photosynthesisphotosynthèse.
232
774056
1686
qui réalisent la photosynthèse.
13:07
The ideaidée is that the photonPhoton,
the particleparticule of lightlumière, the sunlightlumière du soleil,
233
775766
3064
L'idée principale est que le photon,
la particule de lumière,
13:10
the quantumquantum of lightlumière
capturedcapturé by a chlorophyllchlorophylle moleculemolécule,
234
778854
3344
le quanta de lumière capté
par la molécule de chlorophylle,
est transmis à ce qu'on appelle
le centre réactionnel,
13:14
is then deliveredlivré to what's calledappelé
the reactionréaction centercentre,
235
782222
2591
pour y être transformé
en énergie chimique.
13:16
where it can be turnedtourné into
chemicalchimique energyénergie.
236
784837
2064
13:18
And in gettingobtenir there,
it doesn't just followsuivre one routeroute;
237
786925
2648
Le quanta a plusieurs chemins
pour y arriver.
Il suit plusieurs chemins simultanément,
13:21
it followssuit multipleplusieurs pathwaysvoies at onceune fois que,
238
789597
2215
13:23
to optimizeoptimiser the mostles plus efficientefficace way
of reachingatteindre the reactionréaction centercentre
239
791836
4337
pour optimiser le trajet
pour atteindre le centre réactionnel,
13:28
withoutsans pour autant dissipatingdissipant as wastedéchets heatchaleur.
240
796197
1721
sans perte de chaleur.
13:31
QuantumQuantique coherencela cohérence takingprise placeendroit
insideà l'intérieur a livingvivant cellcellule.
241
799228
3309
La cohérence quantique
est à l'œuvre dans une cellule.
13:34
A remarkableremarquable ideaidée,
242
802561
2120
Une idée extraordinaire,
13:36
and yetencore evidencepreuve is growingcroissance almostpresque weeklyhebdomadaire,
with newNouveau paperspapiers comingvenir out,
243
804705
6235
qui se voit appuyée de plus en plus
par des publications.
Chaque semaine, un nouveau document
vient confirmer cette hypothèse.
13:42
confirmingconfirmant that this
does indeedeffectivement take placeendroit.
244
810964
2212
13:45
My thirdtroisième and finalfinal exampleExemple
is the mostles plus beautifulbeau, wonderfulformidable ideaidée.
245
813555
4739
Mon dernier exemple
est aussi le plus beau, le plus magique.
13:50
It's alsoaussi still very speculativespéculatif,
but I have to sharepartager it with you.
246
818318
4063
C'est aussi extrêmement spéculatif
mais je ne peux pas m'empêcher
de le partager avec vous.
13:54
The EuropeanEuropéenne robinRobin
migratesmigre from ScandinaviaScandinavie
247
822405
4612
Les rouges-gorges européens
font des migrations de la Scandinavie
jusqu'à la Méditerranée, chaque automne.
13:59
down to the MediterraneanMéditerranée, everychaque autumnautomne,
248
827041
2635
14:01
and like a lot of other
marineMarine animalsanimaux and even insectsinsectes,
249
829700
3373
Comme beaucoup d'animaux marins
et d'insectes,
ils s'orientent avec l'aide du champ
magnétique terrestre.
14:05
they navigatenaviguer by sensingdétecter
the Earth'sDe la terre magneticmagnétique fieldchamp.
250
833097
4300
14:10
Now, the Earth'sDe la terre magneticmagnétique fieldchamp
is very, very weakfaible;
251
838968
2427
En dépit de la faiblesse du champ
magnétique de la Terre,
14:13
it's 100 timesfois weakerplus faible
than a fridgeréfrigérateur magnetaimant,
252
841419
2080
d'un facteur 100,
par rapport à un aimant sur votre frigo.
14:15
and yetencore it affectsaffecte the chemistrychimie --
somehowen quelque sorte -- withindans a livingvivant organismorganisme.
253
843523
5601
celui-ci influence la chimie
d'organismes vivants.
14:21
That's not in doubtdoute --
a GermanAllemand couplecouple of ornithologistsornithologues,
254
849932
3806
Il n'y a pas de doute :
un couple d'ornithologues allemands,
14:25
WolfgangWolfgang and RoswithaRoswitha WiltschkoWiltschko,
in the 1970s, confirmedconfirmé that indeedeffectivement,
255
853762
4260
Wolfgang et Roswitha Wiltschko,
ont confirmé dans les années 70,
14:30
the robinRobin does find its way by somehowen quelque sorte
sensingdétecter the Earth'sDe la terre magneticmagnétique fieldchamp,
256
858046
3977
que les rouges-gorges trouvent leur chemin
grâce au champ magnétique terrestre,
14:34
to give it directionaldirectionnel informationinformation --
a built-infonction intégrée compassboussole.
257
862047
3327
qui leur donne la direction,
une sorte de boussole interne.
14:37
The puzzlepuzzle, the mysterymystère was:
How does it do it?
258
865398
2249
Le mystère est le suivant :
comment font-ils ?
14:40
Well, the only theorythéorie in townville --
259
868351
3030
La seule théorie aujourd'hui,
on ne sait pas si elle est correcte,
mais elle a le mérite d'exister,
14:43
we don't know if it's the correctcorrect theorythéorie,
but the only theorythéorie in townville --
260
871405
3436
cette théorie dit que le rouge-gorge
s'oriente grâce à l'intrication quantique.
14:46
is that it does it viavia something
calledappelé quantumquantum entanglementintrication.
261
874865
2984
14:50
InsideÀ l’intérieur the robin'sde Robin retinarétine --
262
878567
2374
A l'intérieur de la rétine du rouge-gorge,
14:52
I kidenfant you not -- insideà l'intérieur the robin'sde Robin retinarétine
is a proteinprotéine calledappelé cryptochromeFibromyalgia,
263
880965
4232
il y a une protéine appelée cryptochrome,
qui est photo-sensible.
14:57
whichlequel is light-sensitivesensible à la lumière.
264
885221
1380
14:58
WithinAu sein de cryptochromeFibromyalgia, a pairpaire of electronsélectrons
are quantum-entangledQuantum-enchevêtrer.
265
886625
3939
Dans le cryptochrome,
il y a une paire d'électrons intriqués.
L'intrication quantique est le fait
15:02
Now, quantumquantum entanglementintrication
is when two particlesdes particules are farloin apartune part,
266
890588
3232
que deux particules
très éloignées l'une de l'autre,
15:05
and yetencore somehowen quelque sorte remainrester
in contactcontact with eachchaque other.
267
893844
2834
peuvent néanmoins rester en contact.
Même Einstein a détesté ce concept.
Il a surnommé ça :
15:08
Even EinsteinEinstein hateddétesté this ideaidée;
268
896991
1446
15:10
he calledappelé it "spookyeffrayant actionaction
at a distancedistance."
269
898461
2039
« action fantôme à distance ».
15:12
(LaughterRires)
270
900524
1881
(Rires)
15:14
So if EinsteinEinstein doesn't like it,
then we can all be uncomfortableinconfortable with it.
271
902429
3443
Si Einstein était en désaccord,
nous pouvons être mal à l'aise.
Deux électrons intriqués quantiquement
dans une seule molécule
15:17
Two quantum-entangledQuantum-enchevêtrer electronsélectrons
withindans a singleunique moleculemolécule
272
905896
2853
15:20
danceDanse a delicatedélicat danceDanse
273
908773
1471
mènent une danse très sensible
15:22
that is very sensitivesensible
to the directiondirection the birdoiseau fliesmouches
274
910268
2541
à la direction prise
par les oiseaux en vol,
15:24
in the Earth'sDe la terre magneticmagnétique fieldchamp.
275
912833
1531
par rapport au champ magnétique terrestre.
15:26
We don't know if it's
the correctcorrect explanationexplication,
276
914848
2610
On ne sait pas
si cette explication est correcte.
15:29
but wowsensationnel, wouldn'tne serait pas it be excitingpassionnant
if quantumquantum mechanicsmécanique helpsaide birdsdes oiseaux navigatenaviguer?
277
917482
4544
Mais ce serait cool
que la mécanique quantique
aide les oiseaux à s'orienter.
15:35
QuantumQuantique biologyla biologie is still in it infancypetite enfance.
278
923069
2721
La biologie quantique vient de naître.
15:37
It's still speculativespéculatif.
279
925814
3484
C'est très hypothétique.
15:41
But I believe it's builtconstruit on solidsolide sciencescience.
280
929742
3849
Mais je suis persuadé que ses fondations
scientifiques sont solides.
15:45
I alsoaussi think that
in the comingvenir decadedécennie or so,
281
933917
3809
Je crois aussi que,
dans les prochaines décennies,
nous allons constater
qu'elle est omniprésente dans notre vie,
15:49
we're going to startdébut to see
that actuallyréellement, it pervadesimprègne life --
282
937750
4841
15:54
that life has evolvedévolué tricksdes trucs
that utilizeutiliser the quantumquantum worldmonde.
283
942615
4596
et que la vie utilise des subterfuges
propres au monde quantique.
16:00
Watch this spaceespace.
284
948026
1428
Observez bien !
16:01
Thank you.
285
949478
1157
Merci.
16:02
(ApplauseApplaudissements)
286
950659
2202
(Applaudissements)
Translated by Claire Ghyselen
Reviewed by Morgane Quilfen

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ABOUT THE SPEAKER
Jim Al-Khalili - Quantum physicist
Physicist Jim Al-Khalili and co-author Johnjoe McFadden, a biologist, explore the far edges of quantum biology in their book "Life on the Edge."

Why you should listen
A professor of physics at the University of Surrey, Jim Al-Khalili doubles as a science communicator and broadcaster. He’s the co-author with Johnjoe McFadden of Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology. The book explores this emerging -- and still largely speculative -- area of science suggesting that quantum mechanics may play a role in biology. If so, it may help us understand what drives genetic mutations that lead to cancer, or how robins fly from Scandinavia to the Mediterranean.
More profile about the speaker
Jim Al-Khalili | Speaker | TED.com